¿Por qué las partículas virtuales no violan la conservación de masa/energía?

Si las partículas virtuales a veces agregan más masa/energía a un sistema de lo que se ingresó o sale en la salida, ¿cómo no violan la conservación de la masa/energía?

Respuestas (1)

  1. Las partículas virtuales no son reales. Aunque suena como una tautología, es importante: no son estados reales en los espacios asintóticos de Hilbert de una teoría cuántica de campos, donde las partículas suelen vivir. Son un nombre dado a las líneas internas de los diagramas de Feynman , que, a su vez, son meras herramientas computacionales en un enfoque perturbativo de QFT. Nada en el formalismo en sí justifica imbuir estas líneas o diagramas con más significado, por lo que no está claro qué significa decir "las partículas virtuales a veces agregan más masa/energía a un sistema" como lo hace en la pregunta.

  2. La conservación de la energía se mantiene, cuánticamente, solo dentro de las funciones de correlación y hasta los términos de contacto: la versión cuántica del teorema de Noether , que clásicamente garantiza la conservación de la energía, son las identidades de Ward-Takahashi . Incluso si las líneas internas de los diagramas de Feynman representan partículas en cualquier sentido, la conservación de la energía/momento solo se garantiza como una declaración sobre los valores esperados , de modo que los estados individuales pueden, desde un punto de vista clásico, "violar la conservación de la energía". (Tenga en cuenta, sin embargo, que "energía de un estado" puede incluso ser algo mal definido para decir)

Dijiste que "las partículas virtuales no son reales", siendo líneas internas de los diagramas de Feynman. Pero el electrón (por ejemplo) que se detecta puede considerarse como una línea interna de un diagrama de Feynman más grande que incluye el detector. Sé que este debate ha estado abierto muchas veces, pero no encuentro respuesta satisfactoria a este punto. (la respuesta habitual consiste en decir que un solo diagrama de Feynman no tiene sentido, todos los órdenes superiores contribuyen al proceso. Sí. Pero simplemente cambia el problema: lo que solemos llamar un electrón sería simplemente la contribución global).
(continuación) además, incluso en la mecánica cuántica ortodoxa, un electrón puede estar ligeramente fuera de la capa (viviendo un tiempo finito entre su creación y su destrucción), lo que generalmente se considera como un grado de virtualidad.
@Paganini: los diagramas de Feynman son una forma de organizar la teoría de la perturbación porque somos demasiado tontos para resolver la teoría exacta. No tiene sentido decir que una partícula real "puede ser considerada como una línea interna, porque la línea interna no es un estado cuántico, mientras que una partícula real sí lo es. La posible ligera falta de concha de las partículas reales se explica en mi punto 2: la teoría cuántica obedece leyes clásicas sólo en promedio.
sí, pero considerar las líneas externas como estado cuántico puro también es una aproximación, ¿no? Asume partículas libres puras sin interacción en absoluto, lo que también es solo aproximado.
@Paganini: Por supuesto. Desafortunadamente, el espacio de Hilbert de QFT interactivos se desconoce, excepto en casos muy especiales.